摘 要：随着人们生活水平的提高以以及环保要求的日益提高，传统的溶剂性材料逐渐被淘汰，水性聚氨酯正逐步取代溶剂性日益受到消费者的青睐。本文主要介绍水性聚氨酯主要原料、合成以及应用发展。

　　关键词：水性聚氨酯   合成   应用

　　一、水性聚氨醋概况

　　聚？酯（PU）， 全称为聚？基甲酸酯（Polyurethane），主链上中含有？醋基团（-NHCOO-）的一类功能性高分子材料。聚？醋是由有机二异氰酸醋、大分子二元醇或多元醇、小分子量扩链刑多元醇或多元胺加聚而成反应制得的嵌段聚合物。依据使用上采用的介质不同，聚？醋可以分为溶剂类和水系类。溶刻型聚氨酯性能优异、价格便宜，缺点就是严重污染环境。环境保护的呼声越来越高以及法律法规的逐渐完善，用水作为聚氨酷分散介质，可以减小环境污染，这也是聚？醋发展的主要趋势。水性聚氨醋是指以水代替有机溶剂，在水中形成的一种分散液或乳液，也称水分散聚氨酯。水性聚氨酯与溶剂型聚氨醋相比而言，保留了溶？型聚？酯耐磨性、柔顿性、耐低温性、耐疲劳性和成膜性等优点的基础上具有无毒、无污染、安全可靠、相容性好、易于改性、机械性能优良等优点。随着人们生活水平的提高以及环保要求的日益提高，传统的含VOC材料逐渐被淘汰，水性 PU 正逐步取代溶剂性 PU 日益受到消费者的青睐。在油田、煤矿和矿山、交通和铁道运输、医疗和体育、建筑工程、轻纺工业、国防工业等领域获得广泛的应用。[1]

　　二、水性聚氨酯的主要原料和合成

　　（一）水性聚氨酯的主要原料

　　水性聚氨酯胶粘剂的主要原料包括聚多元醇、二异氰酸酯和中和剂等等原料组成。

　　1. 聚多元醇。聚多元醇主要的组成成分是以聚醚和聚酯多元醇两类为主。在目前阶段，我国的水性聚氨酯主要以聚氧化丙烯二醇为原料而组成的，虽然聚醚多元醇制得的预聚体具有良好的水解稳定性等优点在里面，但是聚醚多元醇的耐水解性能与聚醚型相比较较弱，为了弥补其性能的缺陷可以通过采用耐水解聚酯多元醇来提高其耐水解性。

　　2. 二异氰酸酯。二异氰酸酯可以分芳香族二异氰酸酯、脂肪族两大类，常用的有TDI、IPDI、MDI 等。芳香族二异氰酸酯因含苯环，合成的预聚体耐黄变性能差，但是具有较高的强度，脂肪族二异氰酸酯因为耐黄变性能优良，不含有不饱和双键，并且有较好的耐水性和耐溶剂性，其储存稳定性比较好。

　　3. 扩链剂。扩链剂通常具有两个活泼氢基团的化合物，扩链剂主要分为胺类和醇类。常用的胺类有乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等，一般在乳化时加入。

　　4. 中和剂。中和剂也称成盐剂。阳离子型聚氨酯乳液的中和剂有 HCI 以及 CH3COOH[31]等酸，CH3I、（CH3）2SO4以及环氧氯丙烷等烷基化试剂；这些中在水性聚氨酯的合成与制作过程中发挥着极其重要的作用。

　　5. 溶剂。在制作聚氨酯乳液的过程中，常常会遇到聚氨酯乳液粘度会很大的情况，就导致了乳液搅拌困难，在这种情况下工作人员就有必要加入有机溶剂如丙酮、N-甲基吡咯烷酮等，其中丙酮为最常用。通常情况下，当我们制备出稳定乳液后，可以通过减压蒸馏的方式方法将低沸点的丙酮从乳液中蒸馏除去，以降低使用过程中环境的污染以及人体的伤害。

　　（二）水性聚氨醋的合成

　　聚氨酯合成是以异氰酸酯的化学反应为基础的，其所发生的主要反应是异氰酸酯和活泼氢化合物的反应，是由含有活泼氧基团的亲核中心袭击异氰酸酯基的正碳离子而引起的。反应在较活拨的-N=C=双键上进行。在聚氨酯合成的过程中活泼的氢原子转移到-NCO基中的N原子上，在这种情况下余下的基团和羰基C原子结合，生成氨基甲酸酯等化合物。合成聚氨醋常用的活泼氢化合物有多元醇、醇胺，除此之外还有水、酸、酞胺以及基团比较的活泼氧化合物。

　　（1）异？酸酯与醇反应，生成氨基甲酸酯

　　0

　　?

　　R―N=C=0 + R1―OH →   R―NH―C―O―

　　（2）异氰酸酯和胺反应，生成脲

　　0

　　?

　　R―N=C=0 + R―NH2 → R―NH―C一NH―R

　　（3）异氰酸醋与水反应，生成脲

　　R―N=C=0 + H2O→ R―NH―C―OH→ R-NH2+ CO2 ↑

　　R―N==C=0 + R―NH2 → R―NH―C一NH―R

　　（4）异？酸酯与按酸反应，生成酰胺

　　R―N=C=0 +HO+C―R1→ R―NH―C―0―C―R1

　　（5）异氰酸酯和氨基甲酸酯反应，生成脲基甲酸醋

　　R―N=C=0 + R1―NH―C―O―R2→  R―NH―C―N―C―O―R2

　　各种活泼氢化合物和二异氰酸酷反应的活性可按下列顺序排列：伯胺〉仲胺〉芳香胺〉伯醇〉水〉仲醇〉叔醇〉酌〉羧基〉脲〉酰胺〉氨基甲酸酷

　　三、水性聚氨醋的应用发展

　　水性聚氨酯在涂料、胶粘剂、印染等行业领域中已经大量的应用，其主要的 应 用 形式 有 以 下几 种 ：

　　1.涂饰材料。水性聚氨酯在涂饰材料上的应用主要在皮革工业上，使用后的皮革具有耐低温、耐磨性等优点，随着人们对水性聚氨酯的深入研究，综合性得到不断提高、应用领域也大大拓宽。如今，水性聚氨酯在汽车涂装和建筑涂装等新兴行业也得到广泛应用。[2]

　　2.织物整理。平常生活中，织物起皱很普遍，主要原因是织物中的纤维遇水、环境干燥引起的膨胀或收缩，为了防止织物的起皱，一般需要对织物进行柔顺出来。水性聚氨酯可以用于织物的防皱和柔顺性等方面的处理，经过整理后的织物具有良好的柔顺性，使用周期也会延长。

　　除了涂饰材料、织物整理方面的应用之外，水性聚氨酯还可以作乳液聚合的乳化剂、水泥增稠剂。在医疗医用玻璃瓶、化妆品时，还可以改善产品的粘接力，防止破碎玻璃飞溅。

　　参考文献：

　　[1]李鹏妮，全水性聚氨酯合成革制备工艺研究[D].陕西科技大学，2012年。

　　[2]吴敏华、吴永刚，水性聚氨酯的合成研宄进展[J].浙江化工，2012年。